用PKPM設計底部框架上部磚混結構的過程

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過去,PKPM對底層框架上部磚房結構的設計過程是: 1. 用PMCAD主菜單8作整體結構分析并得出底框的地震力; 2. 用PMCAD主菜單4對底層框架部分逐個提取每榀框架; 3. 用PK的平面桿系有限元分析功能逐個計算每榀框架,并用PK其它菜單畫底框施工圖。

以上的方法對底框部分的計算及繪圖效率都較低,SATWE軟件新增了底框結構空間分析功能,并提供了兩種分析方法:

方法一,接PMCAD主菜單8的規范算法,即“建筑抗震設計規范GB50011?”規定的簡化方法。它將計算分為兩步,第一,仍用PMCAD主菜單8的基底剪力法作整體結構分析并得出底框層的地震力,其次,將上部磚房與底部框架分離開,并使底部框架接收上部磚房傳來的恒荷載、活荷載及地震力〔包括傾覆力矩〕,最后,僅對底框部分用SATWE進行空間分析。

方法二,有限元整體算法。將上部磚房和底框作為一個整體,考慮磚混底框結構的特點,采用空間組合結構有限元方法進行分析,這種方法也適用于其它各種砌體結構。

用以上兩種方法計算后,對底框部分的畫圖可以用SATWE接力PK畫圖方式,即全樓歸并后的成批挑選梁柱畫圖。對梁的畫圖程序自動加上底框構造。比以前的底框畫圖方式要靈活的多了。

下面就SATWE軟件的應用作如下歸納: 一、操作流程

在PKPM系列CAD軟件中,PMCAD是結構部分的基礎模塊,通過PMCAD的建模功能(主菜單1、2、3)形成結構的幾何數據和荷載數據文件,其它軟件模塊均要讀取上述兩組文件。

1. PMCAD主菜單8的磚混底框抗震驗算

對于底框結構,完成結構建模以后,首先要執行PMCAD主菜單8,進行磚混底框結構的抗震驗算,其主要是完成以下兩項工作:

l 按基底剪力法計算結構的地震作用(地震剪力和傾覆力矩),并對上部磚房進行抗震驗算。

l 豎向導荷計算,把上部磚房的恒、活荷載和自重按支承幾何關系傳遞到底框部分,作為底框部分空間分析的外荷載。

在PMCAD的這步操作中,有關參數的含義和作用可參見PMCAD說明書,其中“考慮墻梁作用的上部荷載折減系數”是一個重要系數,在底框部分空間分析中還要用到。

2. 底層框架結構空間分SATWE的析

SATWE軟件的操作步驟,有關參數的含義和作用可參見SATWE說明書,其中有三個控制參數應特別注意,第一個是“總信息”中的“結構材料信息”,在進行底框結構空間分析時應將其設定為“砌體結構”;第二個是“砌體結構信息”中的“底部框架層數”,若為零則程序隱含認為該結構不是底框結構;第三個參數是“砌體結構信息”中的“底框結構空間分析方法”,這是一個控制開關,可選擇“接PMCAD主菜單8的規范算法”或“有限元整體算法”,若選擇“接PMCAD主菜單8的規范算法”,則程序僅對底框部分進行空間分析,在生成SATWE數據文件時,程序只形成底框部分(一層或兩層)的幾何信息和荷載信息,自動慮掉上部磚房部分信息;在結構分析時,自動讀取PMCAD主菜單8為SATWE形成的底框部分的地震剪力,上部磚房傳遞給底框部分的地震剪力、傾覆彎矩、豎向荷載,以及考慮墻梁作用的上部荷載折減系數信息。

若選擇“有限元整體算法”,則將上部磚房和底框作為一個整體,采用空間組合結構有限元方法進行分析。這時,程序也要讀取PMCAD主菜單8為SATWE形成的有關地震剪力調整信息和考慮墻梁作用的上部荷載折減系數信息。

3. 繪制底框部分梁柱施工圖

底框梁的畫圖:

用SATEW的三個菜單:梁歸并、選擇梁的數據、繪制梁的施工圖。在執行“選擇梁的數據”菜單時,對底框梁,一定要挑選底框梁所在的層號,并選擇程序里的選項4(如圖五),選擇磚混底層框架梁。這樣,在畫施工圖時,程序會自動按底框梁的構造要求畫圖。

底框柱的畫圖:

底框柱的畫圖操作方法同普通柱。

二、應用注意事項

對于底框結構,SATEW軟件提供了兩種分析方法:“接PMCAD主菜單8的規范算法”和“有限元整體算法”,在工程應用中,對于一般的底架結構,應選用“接PMCAD主菜單8的規范算法”,但對于一些特殊的底框結構,如多塔、或有抗震縫等,應人為地采用相應措施,或采用“有限元整體算法”。“有限元整體算法”不僅適用于底框結構,也適用于各種復雜的砌體結構,如內澆外砌、內框架結構、混凝土砌塊等。作為一種輔助手段,其分析結果僅供我們設計設計人員參考。

底框--抗震墻的設計

磚混--底框的結構形式,由于它的獨特優點,被廣泛采用,面多量廣。它在PKPM軟件計算中需分三步走。地震作用和上部砌體結構計算由PMCAD菜單8完成,底部框架--剪力墻結構計算由SATWE或TAT、PK軟件完成,下面是它在PKPM軟件中的實現過程。

第1步 用PMCAD主菜單1、2、3、建模,形成完整的幾何數據文件和荷載數據文件。當然根據新抗規的要求,此類結構需在底框布置一定數量的抗震墻。在布置構件時可以在相應的網格上,既布置梁也布置墻,這是由底框--抗震墻的特性決定的,同時也是PMCAD建模中的一個特例,其他情況是不允許的,還必須分清是梁承重還是墻承重。見圖1。

第2步 完成結構建模后,執行PMCAD主菜單8進行磚混結構的抗震驗算,同時完成以下兩項工作:

1:按基底剪力法計算地震作用(含地震剪力和傾覆彎矩),并對上部磚房進行抗震驗算。

2:豎向導荷計算,把上部磚房的恒、活荷載和自重按支撐幾何關系傳遞到底框部分,作為底框部分空間分析的外荷載。

在PMCAD的這步操作中,新版軟件增加了參數,其中比較重要的是“考慮墻梁作用上部荷載折減系數”參數(見圖2、圖3),可按軟件的操作提示選用。

在滿足了抗震驗算以及上、下剛度比(抗規7.1.8-3、4)等各項指標后,程序分別給出文本計算書以及底框荷載(見圖4)。

第3步 底部框架--抗震墻的計算。軟件把房屋底框頂部切開,將上部砌體的外荷載和結構自重,作用在底框頂部,不考慮上不砌體的剛度的貢獻,把底框部分作為獨立結構分析。此時有PK、TAT、SATWE三個軟件可供選擇計算,其中SATWE、PK可適用于同時設置鋼筋混凝土和砌體抗震墻的底層框架--抗震墻結構,而TAT僅適用于砌體抗震墻的底層框架--抗震墻結構。

1:PK軟件計算:

在PMCAD菜單4生成的各軸線平面“磚混底框”數據文件,頂層在同一平面,不出現錯層、斜梁,上部荷載選擇傳給梁,不傳給墻。(見圖5、6)

外荷載應注意撿查調整,并應把橫梁定義為底框梁。(見圖7、8)

2:SATWE三維設計軟件計算

在“總信息”欄中“結構材料信息”設計參數里選擇“砌體結構”(圖9)

隨后是“砌體結構信息”欄中“底層框架層數”(圖10),可填寫一個正數,也可填一個負數。填正數則按“接PM主菜單8的規范算法”(根據“抗規

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